전동 휠체어 제어 시스템용 24V(7S2P) 리튬 배터리 팩 설계

2026 년 5 월 15 일

하오 박사님

리튬 배터리 연구개발 및 설계 분야에서 20년의 경력을 보유한 기술 이사로서, 배터리 구조 최적화, 성능 향상 및 안전 기술에 능숙합니다. 고에너지 밀도 배터리, 방폭형 배터리, 장수명 배터리 개발 분야에서 풍부한 실무 경험을 바탕으로, 다수의 대규모 배터리 연구개발 및 산업화 프로젝트에 참여하고 이끌어 왔습니다.

세계 시장이 빠르게 확장됨에 따라 전동 휠체어 제어 시스템에 필요한 안정적인 전력 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

해당 시장은 2024년에 43억 5천만 달러에 달했으며, 2033년에는 119억 7천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.
성장률이 연평균 10%를 넘어서면서 최적화된 리튬 배터리 팩 설계의 필요성이 강조되고 있습니다.

주요 요점

전동 휠체어의 안정적인 성능을 위해서는 24V 리튬 배터리 팩을 선택하십시오. 이 전압은 전력과 안전성의 균형을 맞춰 최적의 작동을 보장합니다.
강력한 구현 배터리 관리 시스템 (BMS) 배터리 팩을 모니터링하고 보호합니다. 우수한 BMS는 배터리 수명을 연장하고 안전성을 향상시킵니다.
안전과 성능을 보장하기 위해 엄격한 테스트 및 유지 관리 프로토콜을 준수하십시오. 정기적인 점검과 적절한 보관은 배터리의 조기 고장을 예방할 수 있습니다.

파트 1: 설계 요구사항 및 7S2P 설정

1.1 전압, 용량 및 수명 주기

전동 휠체어 제어 시스템에서 안정적인 성능을 보장하려면 적절한 전압과 용량을 선택해야 합니다. 대부분의 경우 전력과 안전성의 균형을 맞춘 24V 시스템이 필요합니다. 아래 표는 전동 휠체어에 사용되는 일반적인 리튬 배터리 종류와 사양을 비교한 것입니다.

배터리 타입	스펙	충전기	완전 충전 전압
LiFePO4 12V	12.8V	14.4V	14.4V
LiFePO4 24V	25.6V	28.8V	28.8V
3진법 11.1V	11.1V	29.4V	12.6V
3진법 25.9V	25.9V	29.4V	29.4V

또한 충방전 수명도 고려해야 합니다. 휠체어용 리튬 배터리 팩은 대부분 80% 방전 심도에서 2,000회 이상의 충방전 사이클을 제공합니다. 이는 의료, 로봇 및 산업 분야에서 장기적인 신뢰성을 보장합니다.

12V 100Ah LiFePO4: 2,000회 이상 충방전, 100A 연속 방전
12V 200Ah LiFePO4: 2,000회 이상 충방전, 200A 연속 방전
12V 50Ah LiFePO4: 2,000회 충방전, 심도 80%

1.2 7S2P 구성 설명

7S2P 구성은 7개의 셀을 직렬(7S)로 연결하여 공칭 전압 25.9V를 구현합니다. 여기에 2개의 셀을 병렬(2P)로 연결하여 전체 용량을 증가시킵니다. 이러한 구성은 전동 휠체어 제어 시스템에 필요한 전압과 에너지 밀도를 모두 제공합니다. 이를 통해 더 높은 출력과 더 긴 작동 시간을 확보할 수 있으며, 이는 의료 및 산업용 이동 장치에 필수적입니다.

7S는 전압을 25.9V로 증가시킵니다.
2P는 사용 시간을 연장할 수 있도록 용량을 두 배로 늘립니다.
일반적인 배터리 팩 사양: 25.9V, 5.2Ah

1.3 안전 및 규제 고려 사항

이동 기기용 리튬 배터리 팩을 설계할 때는 국제 표준을 준수해야 합니다. 규정에 따라 각 배터리의 용량은 100Wh로 제한되며, 항공사 승인을 받은 경우 최대 2개의 예비 배터리(101~160Wh)를 사용할 수 있습니다. 이는 의료, 로봇 및 보안 시스템 분야에서 안전한 운송과 사용을 보장합니다.

Standard	기술설명
ISO-7176 21	전동 휠체어용 전자파 적합성
GB / T 18029.25-2022	배터리 및 충전기의 안전, 성능 및 보호 기능
SJ/T 11810-2022	리튬 이온 배터리의 구조적 및 열적 안전성
EN 12184	유럽 시장 진출을 위한 전기 시스템 안전

팁: 지속가능성과 책임 있는 공급망 관리를 항상 고려하세요. 더 자세히 알아보세요. 지속 가능성 분쟁 광물 배터리 제조 분야에서.

파트 2: 리튬 배터리 팩 구성 요소 및 안전

2.1 세포 선택 및 품질

리튬 배터리 팩의 안전성과 신뢰성을 확보하려면 고품질 셀부터 선택해야 합니다. 의료용 이동 기기 분야에서는 셀 품질이 낮으면 고장이 발생하여 사용자를 위험에 빠뜨릴 수 있습니다. 셀 선정 시 엄격한 품질 관리 조치를 따라야 합니다.

품질 보증 프로세스는 의료 기기의 안전성과 신뢰성에 중점을 둡니다.
ISO 9001 및 ISO 13485 표준을 충족하는 공급업체를 선택하십시오.
통계적 공정 관리를 사용하여 제조 과정을 모니터링하고 일관성을 유지하십시오.

조립 과정에도 주의를 기울여야 합니다. 등급 분류부터 환경 제어에 이르기까지 모든 단계가 최종 제품의 안전과 성능에 영향을 미칩니다. 아래 표는 전동 휠체어용 리튬 배터리 팩의 가장 효과적인 조립 단계를 요약한 것입니다.

단계	기술설명
채점	세포의 품질을 평가하여 최상의 세포만 사용하도록 합니다.
스태킹	전극 시트와 분리막을 배열하여 전지를 구성합니다.
청소관련	조립하기 전에 모든 부품에서 오염 물질을 제거하십시오.
용접	전극 시트 또는 탭을 스폿 용접 또는 레이저 용접을 사용하여 연결하면 안전하게 고정됩니다.
지원	배터리 관리 시스템(BMS)을 평가하여 안전성과 신뢰성을 확인합니다.
밀봉	누출을 방지하고 무결성을 보장하기 위해 셀을 밀봉하십시오.
조립 라인	개별 셀을 팩 또는 모듈로 통합하여 최종 제품을 만듭니다.
자동화 시스템	자동화를 활용하여 효율성을 높이고 인적 오류를 줄이십시오.
환경 제어	코팅 및 충전과 같은 중요 공정 동안 최적의 습도와 공기 질을 유지하십시오.

팁: 품질 관리 절차를 항상 문서화하세요. 이는 규제 요건을 충족하는 데 도움이 되며, 제품 회수 또는 사고 발생 시 추적성을 확보해 줍니다.

2.2 배터리 관리 시스템(BMS)

당신은 강력한 것이 필요합니다 배터리 관리 시스템 (BMS) 리튬 배터리 팩을 보호하고 수명을 연장하기 위해 BMS(배터리 관리 시스템)가 배터리의 두뇌 역할을 하며 각 셀을 모니터링하고 제어합니다.

아래 표는 24V(7S2P) 리튬 배터리 팩에 사용되는 BMS의 주요 기능을 요약한 것입니다.

제품 특장점	기술설명
과충전 보호	배터리가 용량 이상으로 충전되는 것을 방지합니다.
과방전 보호	배터리가 안전 수준 이하로 방전되는 것을 방지합니다.
자동 균형 조정	모든 셀이 고르게 충전되도록 합니다.
통신 프로토콜	시스템 통합을 위해 RS485, CanBus, Modbus, UART, Bluetooth를 지원합니다.

고품질 BMS는 다음과 같은 이점도 제공합니다.

과전류 보호
단락 회로 보호

의료, 로봇 공학 또는 산업 분야에서 사용 목적에 맞는 BMS(빌딩 관리 시스템)를 선택해야 합니다. 안정적인 통신 프로토콜을 통해 휠체어 제어 시스템 및 원격 모니터링 플랫폼과 원활하게 통합할 수 있습니다.

2.4 안전 기능 및 보호

화재나 폭발과 같은 사고를 예방하기 위해 안전 기능을 최우선으로 고려해야 합니다. 전동 휠체어에서 가장 빈번하게 발생하는 안전 사고는 열 폭주 현상으로, 이는 치명적인 고장으로 이어질 수 있습니다.

"전동 휠체어용 리튬 배터리 리튬 배터리는 화재 및 폭발 사고를 일으키는 것으로 보고되었으며, 특히 2019년에는 비행기 안에서 전동 휠체어에 사용된 리튬 배터리가 폭발하여 해당 항공편이 운항 중단되는 심각한 사고가 발생했습니다. 이 사건은 전동 휠체어에 사용되는 리튬 배터리 팩과 관련된 심각한 안전 위험을 강조합니다.

이러한 위험을 최소화하려면 다음과 같은 안전 기능을 구현해야 합니다.

배터리 팩 설계를 개선하여 열 축적 및 열 전파를 줄였습니다.
전압, 전류 및 온도를 실시간으로 모니터링하는 고급 BMS.
배터리 분해 과정에서 발생하는 유해 가스를 조기에 감지하는 가스 센서.

또한 다음과 같은 효과적인 보호 회로를 사용해야 합니다.

과충전 보호: 배터리 전압을 모니터링하여 4.4V를 초과하면 출력을 차단합니다.
과방전 보호: 전압이 2.3V 미만으로 떨어지면 방전을 차단합니다.
과전류 및 단락 보호: 과도한 전류 소모 또는 단락 발생 시 배터리 전원을 차단합니다.

컴팩트한 디자인 덕분에 안전성이나 성능 저하 없이 리튬 배터리 팩을 전동 휠체어에 통합할 수 있습니다. 안전 기능은 배포 전에 항상 실제 환경에서 테스트하십시오.

파트 3: 테스트, 유지보수 및 수명 연장

3.1 테스트 절차

의료, 로봇 및 산업용 애플리케이션에 필요한 안전 및 성능 표준을 충족하는 리튬 배터리 팩을 생산하려면 엄격한 테스트 프로토콜을 준수해야 합니다. 먼저 초기 용량 및 부하 테스트를 실시하여 배터리 팩이 필요한 전압과 전류를 공급하는지 확인하십시오. 다음과 같은 업계 표준을 활용하십시오.

휴대용 리튬 이온 배터리에 대한 IEC 62133
1차 리튬 배터리에 대한 IEC 60086-4
IEC 61960 2차 리튬 전지용
IEC 62281 운송 안전 기준
경량 전기 자동차의 안전을 위한 UL 1642, UL 2054 및 UL 2271 규격 준수

진단 도구는 문제를 조기에 파악하는 데 도움이 됩니다. 아래 표는 일반적인 도구를 요약한 것입니다.

진단 도구	기술설명
피액시 예측	분석 및 머신러닝을 활용하여 예측 유지보수 및 상태 점검을 수행합니다.
개방 회로 전압 테스트	무부하 상태에서 전압을 측정하여 세포 불균형 또는 황산화를 감지합니다.
쿨롱 카운팅	충방전 주기를 추적하여 용량과 상태를 평가합니다.
온보드 진단	기기 내에서 배터리 성능을 실시간으로 모니터링합니다.

팁: 테스트 전후에 항상 팽창, 균열 또는 누출이 있는지 확인하십시오.

3.2 성능 모니터링

리튬 배터리 팩의 수명을 연장하려면 매일 충전하는 습관을 들이세요. 전동 휠체어 모델에 맞는 스마트 충전기를 사용하십시오. 충전 포트를 정기적으로 청소하여 효율성을 유지하세요. 사용 후에는 항상 배터리를 충전하고 완전히 방전된 상태로 보관하지 마십시오. 휠체어를 장기간 사용하지 않을 경우에는 2주에 한 번씩 배터리를 완전히 충전하십시오.

참고: 내장 진단 및 예측 분석 플랫폼을 통해 배터리 상태를 모니터링하고 문제가 발생하기 전에 유지 보수 일정을 예약할 수 있습니다.

3.3 유지보수 및 교체

정기적인 유지보수는 조기 고장을 방지합니다. 아래 표는 권장 유지보수 주기를 나타냅니다.

사용자 유형	유지 보수 간격
일반 사용자 (실내, 매끄러운 바닥)	3-4 개월마다
험준한 지형 또는 과도한 사용	2 개월마다
장거리 여행 전에	전체 점검

배터리는 40~60% 충전 상태로 서늘하고 건조한 곳(20°C~25°C)에 보관하십시오. 극한 온도와 직사광선을 피하십시오. 배터리가 부풀어 오르거나, 갈라지거나, 쉬익 하는 소리가 나거나, 누액이 발생하거나, 온도가 급격히 상승하거나, 연기가 나는 경우 교체해야 합니다. 지속가능성을 위해 사용한 배터리는 반드시 책임감 있게 재활용하십시오.

배터리에 손상이나 성능 저하가 발견되면 안전과 신뢰성을 유지하기 위해 즉시 교체하십시오.

고품질 셀을 선택하고, 견고한 BMS를 통합하며, 엄격한 문서화 및 테스트 프로토콜을 준수함으로써 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있습니다.

반드시 인증된 충전기를 사용하고 최적의 충전 온도를 유지하십시오.
인증된 시험기관과 협력하여 IATA 및 UN38.3 인증을 확보하고 규정을 준수하십시오.
정기적인 유지 관리는 배터리 수명과 성능을 극대화합니다.

FAQ

전동 휠체어 제어 시스템에 가장 적합한 배터리 화학 물질은 무엇입니까?

선택할 수 있습니다. 리튬 이온, 라이프포4, 리튬폴리머및 고체 상태 배터리. 자세한 기술 정보는 아래 표를 참조하십시오.

화학	공칭 전압	사이클 수명	안전 수준
라이프포4	3.2V / 셀	2000+	높음
리튬 이온	3.6V / 셀	1000-1500	중급
리튬-폴리머	3.7V / 셀	800-1200	중급
고체 상태	3.8V / 셀	2500+	매우 높음